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Article

1 - CONTEXTE

2 - TRANSFORMATEUR

3 - INDUCTANCE DE LISSAGE

4 - CONCLUSION

5 - ANNEXE

Article de référence | Réf : D3167 v2

Transformateur
Convertisseurs de type forward - Dimensionnement magnétique

Auteur(s) : Damien RISALETTO

Relu et validé le 01 juin 2015

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RÉSUMÉ

Cet article présente une démarche simple de dimensionnement du transformateur et de l'inductance de lissage d'un convertisseur de type forward, basée sur la mise en évidence des relations entre les grandeurs électriques et les grandeurs géométriques. Il existe une différence profonde dans la manière dont travaillent les circuits magnétiques du transformateur et de l'inductance d'un convertisseur de type forward. Tout d'abord, dans le transformateur,la puissance ne fait que transiter du primaire au secondaire. Ensuite, dans l'inductance, l'énergie est emmagasinée puis restituée. Bien que la démarche soit la même, ce constat aboutit à un dimensionnement d'une inductance totalement différent de celui d'un transformateur.

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Auteur(s)

  • Damien RISALETTO : Maître de conférences à l'université Paul Sabatier - Équipe convertisseurs statiques, laboratoire Laplace, UMR 5213 du CNRS, Toulouse France

INTRODUCTION

Nous présentons une démarche simple de dimensionnement du transformateur et de l'inductance de lissage d'un convertisseur de type forward, basée sur la mise en évidence des relations entre les grandeurs électriques et les grandeurs géométriques.

Il existe une différence profonde dans la manière dont travaillent les circuits magnétiques du transformateur et de l'inductance d'un convertisseur de type forward :

  • dans le transformateur, la puissance ne fait que transiter du primaire au secondaire ;

  • dans l'inductance, l'énergie est emmagasinée puis restituée.

Partant de là, bien que la démarche soit la même, nous aboutirons à un dimensionnement d'une inductance complètement différent de celui d'un transformateur.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d3167


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2. Transformateur

2.1 Position du problème

Le premier problème à résoudre pour dimensionner un transformateur est celui du choix du noyau magnétique. Nous nous proposons de faire le lien entre les grandeurs électriques du transformateur que l'on veut réaliser (tensions, courants, puissance, rapport de transformation…) et ses dimensions géométriques de façon à faire transiter un maximum de puissance dans un minimum de volume.

Les paramètres intervenant dans le dimensionnement du transformateur d'un convertisseur de type forward sont nombreux et plusieurs d'entre eux ne peuvent être évalués qu'assez approximativement (coefficient de foisonnement du bobinage, rendement, effet de peau, courants de Foucault, pertes dans le circuit magnétique en signaux non sinusoïdaux, échauffement…) ou choisis assez empiriquement (fréquence de fonctionnement, induction maximale). Les propriétés magnétiques du matériau dépendent elles-mêmes de la température, donc des conditions de fonctionnement et des possibilités de refroidissement, c'est-à-dire de l'emplacement du transformateur au sein du montage. Dans ces conditions, il est difficile de prétendre à un dimensionnement optimal autrement qu'en faisant des essais successifs. Le présent article n'a donc pour objectif que de proposer une démarche simple et rationnelle permettant d'approcher ce dimensionnement optimal.

Nous utiliserons au passage quelques résultats fondamentaux sur le transformateur qui sont rappelés en annexe (§ 5).

HAUT DE PAGE

2.2 Principe du dimensionnement

Conformément à l'approche intuitive, nous allons montrer que le point de départ du dimensionnement est fourni par la puissance qui peut transiter à travers le transformateur.

Nous raisonnerons sur le circuit unidimensionnel équivalent au circuit magnétique, de section magnétique effective A e et de surface de bobinage effectivement disponible S b (figure ...

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    1 Outils logiciels

    Inductor Design Software, Logiciel libre de dimensionnement d'inductances, éditeur MAGNETICS https://www.mag-inc.com/Design/Design-Tools/Inductor-Design

    Ferrite Magnetic Design Tool, Logiciel libre de dimensionnement d'inductances et de transformateurs, éditeur EPCOS https://www.tdk-electronics.tdk.com/en/180490/design-support/design-tools/ferrite-magnetic-design-tool

    HAUT DE PAGE

    2 Annuaire

    HAUT DE PAGE

    2.1 Fabricants de circuits magnétiques (liste non exhaustive)

    Fabricants de circuits magnétiques

    EPCOS http://www.epcos.com

    FERROXCUBE http://www.ferroxcube.com

    MAGNETICS http://www.mag-inc.com

    HAUT DE PAGE

    2.2 Constructeurs de transformateurs et d'inductances (liste non exhaustive)

    Constructeurs de transformateurs et d'inductances

    EPCOS : inductances et transformateurs ...

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